探討在公路軟基處理中水泥攪拌樁施工技術(shù)的應(yīng)用

楊金華

【摘要】本文結(jié)合工程實例，對水泥攪拌樁施工技術(shù)在公路軟基處理中的施工要點與質(zhì)量控制方法進行了探討，以供同類工程施工參考。

【關(guān)鍵詞】水泥攪拌樁施工技術(shù)；公路工程；施工方法；質(zhì)量控制要點

一、前言

水泥土攪拌技術(shù)是以水泥作為固化劑的主劑，通過特制的深層攪拌機械，將固化劑和地基土強制攪拌，使軟土硬結(jié)成具有整體性、水穩(wěn)性和一定強度樁體的地基處理方法。該施工方法可以普遍適用于處理軟弱地基特殊性巖土，如正常固結(jié)的淤泥與淤泥質(zhì)土、粉土、飽和黃土、素填土、粘性土以及無流動地下水的飽和松散砂土等地基。水泥土攪拌樁（濕法）加固軟土技術(shù)具有獨特優(yōu)點，土體加固后重度基本不變，對軟弱下臥層不致產(chǎn)生附加沉降。最大限度地利用了原土，攪拌時無側(cè)向擠出，對環(huán)境無污染，施工速度快，經(jīng)濟效益好，與其它砂石換填、打樁等地基處理類型相比節(jié)約成本明顯。在公路建設(shè)工程施工時，采用水泥攪拌樁處理路基軟土基，有利于提高道路路基承載能力，消除或減小路基不均勻沉降，水泥攪拌樁的施工質(zhì)量將直接影響到軟土路基加固的效果。本文結(jié)合工程實例，對水泥攪拌樁施工技術(shù)在公路軟基處理中的施工要點與質(zhì)量控制方法進行了探討，以供同類工程施工參考。

二、工程概況

某公路工程全長3.132km，寬50m。該道路路基軟土層主要以淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土，灰黑色，很濕，軟塑，局部流塑，含有機質(zhì)，上部覆蓋雜填土、淤泥、細砂、耕植土。該公路的大部分路基地基是軟土層，按設(shè)計圖紙要求采用水泥攪拌樁處理。攪拌樁基樁樁徑為 50cm，水泥摻量 55～60㎏/m，呈正三角形布置，一般路段車行道范圍樁間距 1.4m，橋臺背后30m范圍樁間距 1.1m。攪拌樁樁頂設(shè)置 30cm 厚的碎石墊層及一層雙向土工格柵。該道路軟土路基處理工程量：換填砂性土84813.9m3，換填石屑9630.7m3，換填開山石47881.4m3，水泥攪拌樁72748m。

三、水泥攪拌樁施工的主要技術(shù)手段

（一）施工準備

（1）清理場地。開始施工前，要根據(jù)設(shè)計圖及施工技術(shù)規(guī)范清理場地，清除地表及以下各種障礙物（包括建筑垃圾、地下管線、電纜等），不得回填雜填土或生活垃圾。清理完成的場地要維持平整，做好報驗單，由監(jiān)理工程師驗收及簽字認可。

（2）布樁圖的設(shè)計。樁位布置水泥土攪拌樁樁徑設(shè)計為500mm，樁長分別為DK1702.909～DK1870.11段為6m；DK1870.11～DK1912.11段為7m；DK1912.11～DK1984.11段為8m，樁體要求深入硬土層中不少于50cm。設(shè)計樁間距120cm×120cm，正三角形布置，樁頂鋪設(shè)30cm厚碎石墊層。

（3）測量放樣工作。由設(shè)計方提供的水準點以及導(dǎo)線點，施工前應(yīng)由監(jiān)理工程師及甲方進行復(fù)核，經(jīng)確認后投入使用。按照施工設(shè)計圖，針對原地面以及孔口標高，攪拌樁樁位等開展測量放樣。做好測量放樣報驗單，放樣記錄要經(jīng)監(jiān)理工程師及甲方的抽樣檢查，通過監(jiān)理工程師及甲方簽字確認。

（4）組織材料及攪拌樁施工設(shè)備進場，進場水泥必須具備出廠合格證，并經(jīng)現(xiàn)場取樣送試驗室復(fù)檢合格，材料存放場地及攪拌樁施工設(shè)備要充分滿足施工需要，現(xiàn)場布局合理，并向監(jiān)理工程師報驗。

（5）檢驗水泥土強度。施工開始前要深入掌握所有施工現(xiàn)場的實際地質(zhì)條件，合理選擇土層位置，通過鉆孔獲取部分試樣土開展含水量，水泥土配合比強度，軟土物理性質(zhì)及有機質(zhì)含量試驗，以判斷軟土性質(zhì)以及設(shè)計水泥土強度有沒有符合標準。試驗結(jié)果要盡早按照書面報告形式提供給監(jiān)理工程師及甲方進行核實，若和原地質(zhì)鉆探資料及設(shè)計不一致，要及時告知設(shè)計單位。

（6）試樁。攪拌樁開始施工前一定要分區(qū)段開展工藝試樁，為確保施工方案的經(jīng)濟可行，在地基處理施工前，先進行工藝試樁，以檢驗機具性能，確定施工操作技術(shù)參數(shù)及相關(guān)成樁經(jīng)驗，用以指導(dǎo)地基處理施工。關(guān)于成樁工藝試驗樁數(shù)量，最少要 5 根，且必須待試樁成功后方進行水泥攪拌樁正式施工，該工程選取10根，成樁28d后，截掉成樁樁頂至樁頂預(yù)計設(shè)計標高，從設(shè)計樁頂開始，從上至下按直徑d=110mm，高度h=100mm取芯三個試件。①水泥摻量為15%芯樣的抗壓強度達到設(shè)計強度的90%；②水泥摻量為18%芯樣的抗壓強度達到設(shè)計強度的110%；③水泥摻量為20%芯樣的抗壓強度達到設(shè)計強度的140%；④根據(jù)試樁鉆孔取芯樁身的完整性、均勻性和強度，經(jīng)綜合比較，從樁頭2m以下樁身選用水泥摻量為18%配合比為施工配合比；樁身上部2m范圍選用水泥摻量為20%配合比為施工配合比。

（二）各工序施工要點

（1）水泥攪拌樁施工技術(shù)流程：施工準備→測量放線→樁機就位→預(yù)攪下沉→制備水泥漿→提升噴漿攪拌→重復(fù)上下攪拌→清洗→樁機移位

（2）水泥攪拌樁施工技術(shù)措施。本工程采用的機具為SP-5型深層單軸攪拌機，采用四噴四攪施工工藝。

SP-5型深層單軸攪拌機械技術(shù)參數(shù)

攪拌軸數(shù)量 攪拌葉片外徑 攪拌軸轉(zhuǎn)速 提升能力 提升高度 提長速度 最大加固深度 效率

1根 500mm 60r/min 50KN 19.5米 0.8m/min 20m 96m.臺班-1

對應(yīng)的設(shè)計要求：水泥攪拌樁樁徑D=500mm，最大加固深度為17.7m。

1）測量放線。進行施工放樣測量，定出水泥攪拌樁樁位，樁平面偏差不大于50mm，每次測量均要閉合，按規(guī)范嚴格控制閉合誤差。

2）定位。深層攪拌機到達指定樁位、對中，當?shù)孛嫫鸱黄綍r，采用攪拌機液壓平衡裝置使起吊設(shè)備保持水平。

3）預(yù)攪下沉。待深層攪拌機的冷卻水循環(huán)正常后，啟動攪拌機電機，放松攪拌機吊索，使攪拌機沿導(dǎo)向攪拌切土下沉，下沉速度可由電機的電流監(jiān)測表控制。工作電流不應(yīng)大于70A，如果下沉速度太慢，可從輸漿系統(tǒng)補給清水以利鉆進。

4）制備水泥漿。待深層攪拌機下沉到一定深度時，即開始按設(shè)計確定的配合比拌制水泥漿，待壓漿前水泥倒入集料斗中。水泥漿制備，根據(jù)設(shè)計單位提供的水灰比和水泥摻入比進行計算：a.每1m3水泥土加固體中應(yīng)注入的漿液體積量（m3）；b.漿液的密度g/cm3。我們這工地的水灰比為0.5，水泥摻入比取21%，1m3水泥土中耗用的水泥量為18%×1570kg=282.6kg。當水和水泥的密度分別取1.0g/cm3和3.0g/cm3時，則1m3水泥土中應(yīng)注入漿液量：V=0.2826×0.5+（0.2826/3.0）=0.2355m3，而漿液的密度ρ為：ρ=（0.157+0.2826）/0.2355=1.867g/cm3，計算每米攪拌樁需要用水泥量，計算如下：M=π*（0.5/2）2*1*1570*18%=55.5kg。

5）提升噴漿攪拌。深層攪拌機下沉到設(shè)計深度后，開啟灰漿泵將水泥漿壓入地基中，并且邊噴漿、邊旋轉(zhuǎn)，同時嚴格按照設(shè)計確定的提升速度（≤0.8m/min）提升深層攪拌機。

6）重復(fù)上、下攪拌。深層攪拌機提升至設(shè)計深度的頂面標高時，集料斗中的水泥漿應(yīng)正好排空。為使軟土和水泥漿攪拌均勻，可再次將攪拌機邊旋轉(zhuǎn)邊沉入土中，至設(shè)計加固深度后再將攪拌機提升出地面。尤其當攪拌樁樁頂接近設(shè)計標高時，應(yīng)特別注意樁頭的施工質(zhì)量，樁頂2m范圍內(nèi)增加噴漿攪拌一次，以確保樁身達到20%的水泥摻量。

7）清洗。向集料斗中注入適量清水，開啟灰漿泵，清洗全部管路中殘存的水泥漿，直至基本干凈，并將粘附在攪拌頭的軟土清洗干凈。

8）移位。將攪拌機移至下一樁位，重復(fù)上述步驟。由于攪拌樁頂部與上部結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)接觸受力較大，因此根據(jù)現(xiàn)場情況通常還可以對樁頂1.0-1.5m范圍內(nèi)再增加一次噴漿，以提高其強度。

（三）水泥攪拌樁施工注意事項

（1）深層攪拌機應(yīng)基本垂直于地面，要注意平整度和導(dǎo)向垂直度。為保證水泥攪拌樁樁體垂直度滿足規(guī)范要求，在主機上懸掛一吊錘，通過控制吊錘與鉆桿上、下、左、右距離相等來進行控制垂直度，施工中應(yīng)保持樁底盤的水平和導(dǎo)向架的豎直，樁機的垂直偏差不得超過1%。當?shù)孛嫱临|(zhì)松軟、低洼環(huán)境下施工時，場地要鋪填平整壓實。

（2）應(yīng)指派專人負責水泥攪拌樁樁的施工，全過程旁站水泥攪拌樁的施工過

程。所有施工機械均應(yīng)編號，應(yīng)將現(xiàn)場技術(shù)員、鉆機長、現(xiàn)場負責人、水泥

攪拌樁樁長、樁距等制成標牌懸掛于鉆機明顯處，確保人員到位，責任到人。

（3）水泥攪拌樁開鉆之前，應(yīng)用水清洗整個管道并檢驗管道中有無堵塞現(xiàn)

象，噴漿設(shè)備是否正常，待水排盡后方可下鉆。

（4）對每根成型的攪拌樁質(zhì)量檢查重點是水泥用量、水泥漿拌制的罐數(shù)、壓

漿過程中是否有斷漿現(xiàn)象、噴漿攪拌提升時間以及復(fù)攪次數(shù)。為了確保樁體

每米摻合量以及水泥漿用量達到設(shè)計要求，每臺機械均應(yīng)配備電腦記錄儀，

記錄儀必須經(jīng)國家計量部門確認的具有瞬時檢測并記錄噴漿量的計量裝置及攪拌深度自動記錄儀。同時現(xiàn)場應(yīng)配備水泥漿比重測定儀，以備質(zhì)檢人員隨時抽查檢驗水泥漿水灰比是否滿足設(shè)計要求。

（5）水泥攪拌樁施工采用二噴四攪工藝。第一次下鉆時為避免堵管可帶漿下鉆，噴漿量應(yīng)小于總量的1/2，嚴禁帶水下鉆。第一次下鉆和提鉆時一律采用低檔操作，復(fù)攪時可提高一個檔位。噴漿壓力不小于0.4MPa。樁底原位攪拌不少于30S，實行磨樁底，樁端原位攪拌不少于2min，實行磨樁端。

（6）施工時應(yīng)嚴格控制噴漿時間和停漿時間。每根樁開鉆后應(yīng)連續(xù)作業(yè)，不得中斷噴漿。嚴禁在尚未噴漿的情況下進行鉆桿提升作業(yè)。儲漿罐內(nèi)的儲漿應(yīng)不小于一根樁的用量加50kg。若儲漿量小于上述重量時，不得進行下一根樁的施工。

施工中發(fā)現(xiàn)噴漿量不足，應(yīng)按要求整樁復(fù)攪，復(fù)噴的噴漿量不小于設(shè)計用量，在成樁過程中遇有故障而停止噴漿，停機超過3小時，需拆卸管道清洗，第二次噴漿時接樁時，其重疊長度不得小于1.0m，接樁間隔時間不大于24小時，否則應(yīng)重打該樁。

（7）樁體攪拌應(yīng)均勻、連續(xù)；機具下沉攪拌中遇有土阻力，應(yīng)增加樁機自重，

然后起動加壓裝置加壓，邊攪邊鉆進。

（8）根據(jù)施工經(jīng)驗，樁頂0.5m范圍施工質(zhì)量一般較差，要求施工時場地平整標高比設(shè)計確定樁頂標高出0.5m，樁體施工時須施工到地面。待施工樁頂墊層時，再將上部0.5m樁身質(zhì)量較差的樁段采用人工控除。

（9）施工順序宜從中間向外圍進行或由一邊向另一邊方式施工，施工完成

28天內(nèi)不得有任何機械在上面行走，28天以后按《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》

要求進行單樁載荷及復(fù)合要基載荷試驗檢測，檢測合格后方可進行上部路基

施工。

（10）施工時應(yīng)定時檢查機械的成樁直徑及攪拌均勻程度，對使用的鉆頭應(yīng)定

期復(fù)核檢查，其直徑磨耗量不得大于10mm，成樁過程應(yīng)隨機抽樣做混合料試塊，每臺機械一天應(yīng)做一組試塊，標準養(yǎng)護，測定其28天齡期立方體無側(cè)限抗壓強度。

（11）現(xiàn)場施工人員認真填寫施工原始記錄，記錄內(nèi)容應(yīng)包括：1）施工樁號、

施工日期、天氣情況；2）噴漿深度、停漿標高；3）灰漿泵壓力、管道壓力；4）

鉆機轉(zhuǎn)速；）5鉆進速度、提升速度；6）漿液流量；7）每米噴漿量和外摻劑用

量；8）復(fù)攪深度。

（12）深層攪拌機的入土切削和提升攪拌，負荷載太大及電機工作電流超過額定值時，應(yīng)減慢升降速度或補給清水，一旦發(fā)生卡鉆或停鉆現(xiàn)象，應(yīng)切斷電源，將攪拌機強制提起之后，才能重啟電機。當輸漿管有彎折、外壓或漏漿情況時要及時檢查、理順管道，清除外壓，發(fā)現(xiàn)漏漿點應(yīng)進行補漏，嚴重時停機換管。當輸漿管道過長，沿程壓力損失增大時可使制漿池布置靠近樁位，以縮短送漿管道。當場地條件不具備時，可適當調(diào)增泵送壓。

（四）水泥攪拌樁質(zhì)量保證措施

（1）加強質(zhì)量教育，提高全員質(zhì)量意識，嚴格按照設(shè)計圖紙與施工組織設(shè)計要求組織施工。開工前由項目經(jīng)理向全體參加施工人員進行詳細的技術(shù)交底，使施工人員熟悉本工程設(shè)計、質(zhì)量標準和施工工藝要求。

（2）各班設(shè)專職技術(shù)人員，檢查施工質(zhì)量，嚴把每道工序質(zhì)量關(guān)，強化工序管理、嚴格工序控制。

（3）深層攪拌樁使用的水泥品種、標號、水泥漿的水灰比，水泥加固土的摻入比和外加劑的品種摻量，必須符合設(shè)計要求。檢查項目：檢查出廠證明、合格證試驗報告及施工記錄。

（4）深層攪拌樁的深度、斷面尺寸、樁身強度必須符合設(shè)計要求。①檢驗方法：成樁7天后，采用淺部開挖樁頭，目測檢查攪拌的均勻性、量測成樁直徑，檢查量為總樁數(shù)的5%。②荷載試驗：達到28天齡期后進行單樁復(fù)合地基豎向抗壓靜載荷試驗，要求復(fù)合地基承載力達到100Kpa，檢測數(shù)量位總樁數(shù)的0.5%-1%。③樁身取樣強度檢驗：成樁28天后，采用雙管單動取樣器鉆取芯樣，鑒定持力層土性，評價攪拌均勻性，做水泥土無側(cè)限抗壓強度試驗，要求其推算90天無側(cè)限抗壓強度達到1.0MPa。芯樣直徑不宜小于80mm，鉆入持力層深度不應(yīng)小于3倍樁徑。檢測數(shù)量為總樁數(shù)的0.5%。

（5）攪拌樁施工允許誤差。

四、結(jié)語

水泥攪拌樁使軟土硬結(jié)而提高地基強度通過特制的深層攪拌機械在地基深部就地將軟土和固化劑強制拌和處理后可很快投入使用。這種方法適用于處理軟土處理效果顯著，在公路工程施工中確保工程質(zhì)量的前提下能夠降低施工成本、縮短了基礎(chǔ)處理施工工期。在本工程應(yīng)用中，我們嚴格按照設(shè)計方案組織施工，施工時加強全面質(zhì)量管理，服從監(jiān)理、設(shè)計、業(yè)主方的監(jiān)督管理和指導(dǎo)，嚴格控制各個環(huán)節(jié)的施工質(zhì)量，以確保樁身的施工質(zhì)量合格，各段水泥攪拌樁處理路基軟土層分項工程完工驗收試驗檢測，各項技術(shù)指標均達到或超過了設(shè)計和有關(guān)技術(shù)規(guī)范要求，為路基上部結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量提供了保障。

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